공기제동
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1. 개요
공기제동은 철도 차량, 대형 트럭 및 버스의 브레이크에 사용되는 방식으로, 유압 제동보다 큰 제동력을 발휘한다. 압축 공기를 제동 매체로 사용하며, 신뢰성이 높지만 제동관 파손 시 제동력을 잃을 수 있다. 철도 차량에서는 직통제동, 자동공기제동, 전자자동공기제동, 전자직통제동, 전기지령식 제동 등 다양한 방식이 사용된다. 자동차에서는 풀 에어 브레이크, 공기 유압 복합식 브레이크(AOH) 등이 사용되며, 펌핑 조작 시 제동력 저하에 주의해야 한다. 공기 제동 시스템은 조지 웨스팅하우스의 발명으로 신뢰성이 향상되었으며, 현대에는 운전 제동과 비상 제동의 두 가지 기능을 수행한다. 안전을 위해 동력 제동, 혼합 제동, 이중 파이프 시스템 등이 사용되며, 앵글 콕의 관리 및 테스트 절차가 중요하다. 유럽에서는 웨스팅하우스 공기 제동기와 유사한 원리의 시스템이 사용되며, 국제 표준 및 규격을 준수한다. 진공 제동은 공기 제동의 경쟁 기술이었으나, 누출 발견의 어려움 등으로 인해 널리 사용되지 않는다.
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| 공기제동 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 페일-세이프 동력 제동 시스템 |
| 작동 매체 | 압축 공기 |
| 역사 | |
| 발명가 | 조지 웨스팅하우스 |
| 특허 | US 88929 |
| 최초 적용 | 철도 차량 |
| 작동 원리 | |
| 작동 방식 | 압축 공기를 사용하여 제동력을 생성하고, 압력 손실 시 자동으로 제동 |
| 구성 요소 | |
| 주요 구성 요소 | 공기 압축기 공기 저장 탱크 제어 밸브 브레이크 실린더 브레이크 슈 |
| 특징 | |
| 안전성 | 압력 손실 시 자동 제동되는 페일-세이프 기능 |
| 제어 | 기관차에서 전체 열차의 제동 제어 가능 |
| 용도 | |
| 주요 사용 분야 | 철도 차량 대형 트럭 버스 |
| 추가 정보 | |
| 관련 용어 | 공기 제동 자동 제동 페일-세이프 |
| 참고 자료 | |
| 서적 | Wood's Westinghouse E-T Air Brake Instruction Pocket Book (1920) |
| 웹사이트 | SDRM Train Air Brake Description and History |
2. 특징
유압을 이용한 제동장치에 비해 큰 제동력을 발휘하기 때문에, 철도차량이나 중형·대형 트럭, 버스의 브레이크에 사용된다. 제동을 해제하면 모여있던 공기가 빠지므로 "푸슈" 하는 바람 새는 소리가 난다.[1]
유압제동과 달리 어디에나 존재하는 공기를 외부로부터 유입시켜 제동의 매개체로 사용한다는 점에서 신뢰성이 높은 방식이라고 할 수 있다. 하지만 제동관에 파손이 있을 경우 압력이 사라져 제동력을 발휘할 수 없게 된다. 때문에 여러 차량을 연결하여 이용하는 철도차량의 경우 이런 상황을 대비해 여러 가지 기구가 고안되어 있다.[1]
3. 철도 차량의 공기 제동
철도차량은 공기압축기를 통해 생성된 압축 공기를 "원 공기 저장소"에 저장하고, 운전석의 제동변(브레이크 밸브)을 통해 제동력을 조절한다. 철도 차량은 여러 대의 차량이 연결된 편성 형태로 운행되는 경우가 많으므로, 연결이 끊어지는 등의 비상 상황을 대비하여 다양한 안전 장치가 마련되어 있다.3. 1. 직통 제동
탱크의 압축공기를 직접 제동변으로 제어하여 각 차축의 브레이크 실린더를 작동하는 방식이다. 구조는 단순하지만, 제동관에 손상이 발생할 경우에는 제동력을 완전히 상실하기 때문에 그대로 이용되는 경우는 적다.[1]
직접 공기 제동 방식은 압축 공기가 실린더 안의 피스톤을 밀어 브레이크 슈와 연결된 기계적 연동 장치를 통해 열차 바퀴에 마찰을 일으켜 작동한다. 이때, 기계적 연동 장치는 하나의 가압 공기 실린더에서 8개 또는 12개의 바퀴로 힘을 균등하게 분배하기 때문에 상당히 복잡해질 수 있다.[1]
가압 공기는 기관차의 공기 압축기에서 공급되며, 각 차량 아래의 파이프와 차량 간의 호스로 구성된 '열차 선'을 통해 차량 간에 전달된다. 직접 공기 제동 방식의 주요 문제점은 호스와 파이프 사이에 분리가 발생하면 공기압이 손실되어 제동력이 상실된다는 것이다. 이는 열차 탈선을 유발할 수 있다. 직접 공기 제동 방식은 여전히 기관차에 사용되며, 일반적으로 각 보기(대차)가 자체 회로를 갖는 이중 회로 시스템으로 사용된다.[1]
3. 2. 자동 공기 제동
자동공기제동은 직통제동의 작동 방식을 반대로 한 것이다. 기본적으로 브레이크 실린더에 탱크에 저장된 공기의 압력을 걸고, 제동을 걸 때에는 압력을 빼는 방식으로 제동장치를 작동시킨다.[4] 제동관에 이상이 있을 경우 자동적으로 제동이 걸리는 이중 안전 구조를 가지고 있어 신뢰성이 높은 방식이라고 할 수 있다. 이러한 특징 덕분에, 다른 제동 시스템의 백업 기구로도 이용된다.
웨스팅하우스는 직결 공기 제동 시스템의 단점을 보완하기 위해, 각 철도 차량에 공기 저장소와 ''삼중 밸브''(제어 밸브라고도 함)를 장착하는 시스템을 발명했다. 직결 공기 제동 시스템과 달리, 웨스팅하우스 시스템은 간접적으로 브레이크를 작동시키기 위해 기차 선의 공기 압력 ''감소''를 사용한다.
삼중 밸브는 세 가지 기능을 수행하기 때문에 그러한 이름이 붙었다.
이 과정에서 특정 다른 동작을 지원한다. 예를 들어 작동을 '유지'하거나 유지하며 브레이크 실린더 압력의 배출 및 해제 시 저장소 재충전을 허용한다. 웨스팅하우스는 특허 신청에서 세 개의 구성 요소 밸브 부분으로 구성되어 있기 때문에 자신의 '삼중 밸브 장치'를 언급했다. 해당 구성 요소는 다음과 같다.
웨스팅하우스는 곧 포펫 밸브 작동을 제거하여 이 장치를 개선했다. 이 세 가지 구성 요소는 피스톤 밸브, 슬라이드 밸브 및 조정 밸브가 되었다.
삼중 밸브의 작동 방식은 다음과 같다.
기관차 운전자가 기관차 브레이크 밸브를 작동하여 브레이크를 작동시키면, 기차 선은 제어된 속도로 대기로 배출되어 기차 선의 압력이 감소하고, 각 차량의 삼중 밸브가 트리거되어 공기를 브레이크 실린더로 공급한다. 기관차 운전자가 브레이크를 해제하면, 기관차 브레이크 밸브 포털이 대기로 닫히고, 기관차의 압축기로 기차 선을 재충전할 수 있다. 그에 따른 기차 선 압력의 증가는 각 차량의 삼중 밸브가 브레이크 실린더의 내용을 대기로 배출하여 브레이크를 해제하고 저장소를 재충전하게 한다.
따라서 웨스팅하우스 시스템은 페일세이프 방식이다. 기차 선의 모든 고장, 기차 분리("분열")를 포함하여 기차 선 압력 손실을 유발하여 브레이크가 작동하고 기차를 정지시켜 탈선하는 기차를 방지한다.
3. 3. 전자 자동 공기 제동
자동공기제동은 편성이 길어질 경우 운전석의 제동변에 의한 압력이 차량 전체에 널리 퍼지지 않아 제동의 효능이 나빠지는 결점이 있다. 이를 개선하기 위해 제동변과 연동하는 전자 밸브를 각 차량에 설치하여 편성 전체에 균등한 제동력을 얻을 수 있도록 한 것이 전자자동공기제동 방식이다.[6]
3. 4. 전자 직통 제동
전자 직통 제동은 전자 밸브를 직통 제동에 응용한 것이다. 응답성이 높고, 높은 감속 성능이 요구되는 전동차에 많이 이용되는 방식이다. 대부분의 경우 비상시를 대비해 자동공기제동 장치를 병설하고 있다.
3. 5. 전기 지령식 제동
전기 지령식 제동은 최근의 철도 차량에 많이 이용되는 방식으로, 운전석으로부터의 제동 지령을 전기 신호에 의해 각 차량에 전달하는 방식이다.[1] 제동력이 전해지는 공기관이 차량 사이에 설치되지 않기 때문에 신뢰성이 높고, 응답성도 높은 것이 특징이다.[1]
이 방식은 공기 제동 외에도 발전 제동·회생 제동 등의 다른 제동 시스템을 통합하여 제어하며, 다른 제동 시스템과는 취지를 달리한다.[1]
4. 자동차의 공기 제동
유압을 사용한 브레이크에 비해 큰 제동력을 얻을 수 있기 때문에 철도 차량이나 중형, 대형 트럭, 버스에 사용된다. 브레이크를 해제하면 브레이크 실린더나 에어 챔버에 모여 있던 공기가 빠져나가면서 자동차에서는 "푸슈"하는 소리가 난다.
유압 브레이크와 달리, 육상에 존재하는 "공기"를 외부에서 들여와 브레이크 압력 매체로 사용하므로 신뢰성이 높은 방식이다. 그러나 브레이크 관이 파손되면 압력이 손실되어 브레이크가 작동하지 않는 것은 마찬가지이다.
자동차에서는 중형 이상의 트럭·버스에 공기 제동 방식이 사용된다. 영국이나 독일 등 서방에서는 대부분 풀 에어 브레이크를 채용하고 있지만, 일본에서는 응답성이 뛰어나 제동력을 조절하기 쉽다는 이유로 공기 유압 복합식 브레이크(AOH)가 사용되기도 한다. 대한민국에서는 대형차 (GVW 12톤 이상의 대형 관광 버스, 노선 버스, 트럭, 트레일러 헤드 등)를 중심으로 웨지식 풀 에어 브레이크나 풀 에어 디스크 브레이크가 늘어나는 추세이며, 트레일러(대차)는 예전부터 S캠식 풀 에어 브레이크를 사용하고 있다.
4. 1. 풀 에어 브레이크
중형 이상의 트럭·버스에 사용되는 방식으로, 릴레이 밸브를 통해 공기압으로 직접 브레이크를 작동시킨다.[17] 대한민국에서는 대형차( GVW 12톤 이상의 대형 관광 버스나 노선 버스, 트럭, 트레일러 헤드 등)를 중심으로 웨지식 풀 에어 브레이크나 풀 에어 디스크 브레이크 채택이 늘고 있다. 트레일러(대차)는 과거부터 S캠식 풀 에어 브레이크가 채용되고 있다.일반적으로 2계통으로 구성되며, 앞 차축 그룹과 뒤 차축 그룹으로 배관이 나뉘는 경우가 많았지만, "중기 브레이크 규제" 시행 이후에는 "완전 이중화"가 의무화되어 안전성을 높였다.
풀 에어 브레이크는 셀프 랩식 직통 브레이크에 해당하며, 에어 컴프레서를 탑재하여 에어 탱크에 압축 공기를 항상 저장한다. 브레이크를 밟으면 릴레이 밸브를 통해 브레이크 챔버에 에어가 보내져 브레이크가 작동한다.
펌핑 조작(브레이크를 짧은 시간에 여러 번 밟았다 떼는 조작)을 하면 압축 공기를 대량 소비하여 제동력이 급격히 저하되므로 주의해야 한다. 국토교통성은 2013년 6월 28일 에어 브레이크 조작에 대한 주의를 환기했으며[16], 이스즈 자동차, 히노 자동차, 미쓰비시후소트럭·버스, UD 트럭스도 공동 명의로 주의를 환기했다.[17]
4. 2. 공기 유압 복합식 브레이크 (AOH)
Air Over Hydraulic brake영어 (AOH)는 유압 브레이크와 공기 브레이크의 장점을 결합한 방식이다. 한국에서는 중형 트럭에 주로 사용되며, 섬세한 제동력 조절이 가능하다는 장점이 있다.[16][17]일본의 적재량 4톤급 트럭의 경우, 대부분 AOH 브레이크를 채용하고 있다. 히노 렌저, 이스즈 포워드, 이스즈 포워드의 OEM인 UD 코도르 (5세대)에서는 바닥에서 뒤꿈치를 들어 올려 조작하는 "펜던트 (상부 매달기) 식 브레이크 페달 (프로 컨트롤 페달)"을 채용하고 있어, 차량이 흔들릴 때 섬세한 브레이크 조작에 익숙해질 필요가 있다. (미쓰비시후소 파이터와 4세대까지의 UD 트럭스 코도르는 오르간 (바닥 설치) 식 페달이다).
4. 3. 주차 브레이크
대형차의 주차 브레이크는 휠 브레이크를 직접 고정하는 휠 파크 방식으로 변화했다. 이는 스프링의 힘으로 제동하고, 공기압으로 해제하는 방식이다.5. 공기 제동 시스템의 발전
웨스팅하우스는 각 철도 차량에 공기 저장소와 ''삼중 밸브''(제어 밸브라고도 함)를 장착하는 시스템을 발명하여 직결 공기 제동 시스템의 단점을 보완했다.[4] 직결 공기 제동 시스템과 달리, 웨스팅하우스 시스템은 기차 선의 공기 압력 ''감소''를 이용하여 간접적으로 브레이크를 작동시킨다.
삼중 밸브는 세 가지 기능을 수행하기 때문에 이러한 이름이 붙었다.
- 사용할 준비가 된 공기를 공기 탱크로 유입
- 브레이크 작동
- 브레이크 해제
이 과정에서 다른 동작(예: 작동 '유지', 브레이크 실린더 압력 배출 및 해제 시 저장소 재충전)을 지원한다. 웨스팅하우스는 특허 신청에서 세 개의 구성 요소 밸브 부분(저장소 공기를 브레이크 실린더로 공급하는 다이어프램 작동 포펫 밸브, 저장소 충전 밸브, 브레이크 실린더 해제 밸브)으로 구성되어 '삼중 밸브 장치'라고 칭했다. 이후 웨스팅하우스는 포펫 밸브 작동을 제거하고 이 장치를 개선하여 피스톤 밸브, 슬라이드 밸브, 조정 밸브의 세 가지 구성 요소를 갖추게 되었다.
삼중 밸브의 작동 방식은 다음과 같다.
- 기차 선의 압력이 저장소의 압력보다 낮으면, 브레이크 실린더 배출 포털이 닫히고 차량의 저장소에서 공기가 브레이크 실린더로 공급된다. 실린더 압력이 증가하여 브레이크가 작동하고, 저장소 압력은 감소한다. 이 작용은 브레이크 파이프 압력과 저장소 압력 사이에 평형이 이루어질 때까지 계속된다. 평형 상태가 되면 저장소에서 브레이크 실린더로의 공기 흐름이 차단되고 실린더는 일정한 압력으로 유지된다.
- 기차 선의 압력이 저장소의 압력보다 높으면, 삼중 밸브는 기차 선을 저장소 공급 장치에 연결하여 저장소의 공기 압력을 증가시킨다. 또한 삼중 밸브는 브레이크 실린더가 대기 중으로 배출되도록 하여 브레이크를 해제한다.
- 기차 선과 저장소의 압력이 같아지면, 삼중 밸브가 닫히고 저장소의 공기가 밀봉되어 브레이크 실린더에 압력이 가해지지 않는다.
기관차 운전자가 기관차 브레이크 밸브를 작동시켜 브레이크를 작동시키면, 기차 선은 제어된 속도로 대기로 배출되어 기차 선의 압력이 감소한다. 그러면 각 차량의 삼중 밸브가 작동하여 공기를 브레이크 실린더로 공급한다. 기관차 운전자가 브레이크를 해제하면, 기관차 브레이크 밸브 포털이 대기로 닫히고, 기관차의 압축기로 기차 선을 재충전할 수 있게 된다. 이에 따라 기차 선 압력이 증가하면 각 차량의 삼중 밸브가 브레이크 실린더의 내용을 대기로 배출하여 브레이크를 해제하고 저장소를 재충전한다.
웨스팅하우스 시스템은 페일세이프 방식이다. 기차 선의 고장이나 기차 분리("분열")로 인해 기차 선 압력이 손실되면 브레이크가 작동하여 기차를 정지시키고 탈선을 방지한다.
현대식 공기 제동 시스템은 다음과 같은 두 가지 기능을 수행한다.
- '''운전''' 제동: 정상적인 작동 중에 브레이크를 작동시키고 해제한다.
- '''비상''' 제동: 브레이크 파이프 고장 또는 기관차 운전사나 승객의 비상 작동 시 브레이크를 신속하게 작동시킨다.
정상적인 작동 중에 열차 브레이크가 작동되면 기관차 운전사는 "운전 작동" 또는 "운전율 감소"를 수행하는데, 이는 브레이크 파이프 압력이 제어된 속도로 감소한다는 의미이다. 브레이크 파이프 압력이 감소하는 데 몇 초가 걸리고, 따라서 열차 전체에 브레이크가 작동하는 데에도 몇 초가 걸린다. 운전 감소 중 압력 변화 속도는 비교적 작은 직경의 파이프와 열차 전체에 걸쳐 있는 수많은 엘보우의 흐름 저항, 그리고 선두 기관차의 비교적 작은 배기 포트에 의해 제한된다. 즉, 가장 뒤쪽 차량의 브레이크는 가장 앞쪽 차량의 브레이크가 작동한 후 얼마 후에 작동하므로 어느 정도의 슬랙 관성이 예상될 수 있다. 브레이크 파이프 압력의 점진적인 감소는 이러한 영향을 완화한다.
현대식 기관차는 두 가지 공기 제동 시스템을 사용한다.
- 자동 브레이크: 브레이크 파이프를 제어하며, 열차 전체에 대한 운전 및 비상 제동 제어를 제공한다.
- 독립 브레이크: 열차의 선두에 있는 기관차("선두 편성")에 장착된 보조 시스템으로, 자동 브레이크와는 별개로 선두 기관차 편성에 브레이크를 작동시키는 "직접 공기" 시스템이다. 이를 통해 보다 미묘한 열차 제어가 가능하다.
두 제동 시스템은 기관차 제작자 또는 철도 회사의 선호도에 따라 다르게 상호 작용할 수 있다. 일부 시스템에서는 자동 작동과 독립 작동이 합산되고, 일부 시스템에서는 두 시스템 중 더 큰 쪽이 기관차 편성에 적용된다. 독립 시스템은 또한 열차의 나머지 부분에 브레이크 작동에 영향을 주지 않고 선두 기관차의 브레이크를 해제하는 ''구제'' 메커니즘을 제공한다.
열차가 비상 정지를 해야 하는 경우 기관차 운전사는 "비상 작동"을 수행할 수 있으며, 이는 모든 브레이크 파이프 압력을 대기 중으로 신속하게 배출하여 열차의 브레이크가 더 빠르게 작동하게 한다. 브레이크 파이프의 무결성이 손실될 때에도 비상 작동이 발생하며, 모든 공기가 즉시 대기 중으로 배출된다.
비상 브레이크 작동은 각 차량의 공기 제동 시스템에 추가적인 구성 요소를 가져온다. 삼중 밸브는 운전 감소 중에 사용되는 메커니즘을 포함하는 운전 부분과, 열차선 압력의 더 빠른 비상 감소를 감지하는 비상 부분으로 나뉜다. 또한, 각 차량의 공기 브레이크 저장조는 운전 부분과 비상 부분으로 나뉘며, "이중 격실 저장조"라고 한다. 일반적인 운전 작동은 공기 압력을 운전 부분에서 브레이크 실린더로 전달하는 반면, 비상 작동은 삼중 밸브가 이중 격실 저장조의 두 부분에 있는 모든 공기를 브레이크 실린더로 직접 보내도록 하여 20~30% 더 강력한 작동을 가져온다.
각 삼중 밸브의 비상 부분은 브레이크 파이프 압력의 더 높은 감소율에 의해 활성화된다. 열차의 길이와 브레이크 파이프의 작은 직경으로 인해 감소율은 열차 앞쪽(기관차 운전사에 의해 시작된 비상 작동의 경우) 또는 브레이크 파이프의 파손 부근(브레이크 파이프 무결성 손실의 경우)에서 가장 높다. 비상 작동의 발생원으로부터 멀리 떨어진 곳에서는 감소율이 삼중 밸브가 작동을 비상 감소로 감지하지 못할 정도로 감소할 수 있다. 이를 방지하기 위해 각 삼중 밸브의 비상 부분에는 보조 배기 포트가 포함되어 있으며, 이는 비상 작동에 의해 활성화되면 브레이크 파이프의 압력을 대기 중으로 직접 배출한다. 이를 통해 브레이크 파이프를 더 빠르게 배출하고 열차 전체 길이를 따라 비상 감소율의 전파를 가속화한다.
분산 동력(예: 열차 중간 및/또는 후미에 원격 제어 기관차 유닛)을 사용하면 긴 열차의 시간 지연 문제를 어느 정도 완화할 수 있다. 선두 기관차의 기관차 운전사로부터의 원격 측정 무선 신호가 원격 유닛에게 인접한 차량을 통해 신속하게 전파되는 브레이크 압력 감소를 시작하도록 명령하기 때문이다.
많은 현대식 공기 제동 시스템은 삼중 밸브 대신 디스트리뷰터를 사용한다. 이들은 삼중 밸브와 동일한 기능을 수행하지만, 브레이크를 부분적으로 해제하는 기능과 같은 추가적인 기능을 가지고 있다.[6]
기관차의 공기 압축기는 일반적으로 주저장소에 에서 의 압력으로 공기를 채운다. 열차 제동 장치는 기관사의 자동 제동 밸브를 통해 감소되고 조절된 주저장소의 공기 압력을 제동관에 공급함으로써 해제된다. 미국에서 완전히 충전된 제동관은 일반적으로 화물 열차의 경우 90psi에서 작동하며, 여객 열차의 경우 110psi에서 작동한다.[7] 기관사가 자동 제동 핸들을 "운전" 위치로 움직이면 제동관 압력이 감소하면서 브레이크가 작동한다.
정상적인 운전 중에는 제동관의 압력이 0으로 감소하지 않으며, 만족스러운 브레이크 반응을 일으키는 가장 작은 압력 감소가 제동관 압력을 보존하기 위해 사용된다. 제동관의 완전성 상실(예: 호스 파손), 열차가 두 동강 나면서 공기 호스가 분리되거나, 기관사가 자동 제동 밸브를 비상 위치로 움직여 갑작스럽고 상당한 압력 감소가 발생하면 비상 제동이 걸린다.[8] 반면에, 공기 압축기가 작동하지 않아 주저장소 압력을 유지하지 못하는 경우와 같이 제동관 압력을 점진적으로 0으로 감소시키는 느린 누설은 비상 제동을 유발하지 않는다.
전기-공압식 또는 EP 브레이크는 순차적인 적용 대신 열차 전체에 브레이크를 즉시 적용할 수 있게 해주는 공기 브레이크의 한 종류이다. EP 브레이크는 1949년부터 영국에서 사용되었으며, 1980년대 후반부터 독일 고속 열차(특히 ICE)에서도 사용되었다. 이 브레이크는 영국 철도 열차의 전기-공압식 브레이크 시스템에서 자세히 설명되어 있다. 2005년 기준으로, 전기-공압식 브레이크는 북미와 남아프리카 공화국의 특정 서비스의 광석 및 석탄 열차에서 시험 중에 있었다.
여객 열차는 오랫동안 최대 7단계의 제동력을 제공하는 3선식 전기-공압식 브레이크를 사용해 왔다.
북미에서 웨스팅하우스 에어 브레이크 컴퍼니(Westinghouse Air Brake Company)는 여러 2차 세계 대전 이후의 유선형 여객 열차에 고속 제어 브레이크 장비를 공급했다. 이는 기존 D-22 여객 및 24-RL 기관차 브레이크 장비에 전기적으로 제어되는 오버레이였다. 기존 측면에서 제어 밸브는 릴레이 밸브를 통해 브레이크 실린더 압력을 설정하는 볼륨에 기준 압력을 설정했다. 전기 측면에서 두 번째 스트레이트-에어 열차선의 압력은 양방향 체크 밸브를 통해 릴레이 밸브를 제어했다. 이 "스트레이트 에어" 열차선은 각 차량의 마그넷 밸브에 의해 충전 및 해제되었으며, 이는 3선식 열차선에 의해 전기적으로 제어되었고, 이는 다시 제어 기관차의 ''전기-공압식 마스터 컨트롤러''에 의해 제어되었다. 이 컨트롤러는 스트레이트 에어 열차선의 압력을 엔지니어 밸브의 자가 겹침 부분에서 공급된 압력과 비교하여 열차의 모든 "적용" 또는 "해제" 마그넷 밸브에 동시에 열리도록 신호를 보내어, 기관차에서 직접 공기를 공급하는 것보다 스트레이트-에어 열차선의 압력을 훨씬 더 빠르고 균일하게 변경했다. 릴레이 밸브에는 4개의 다이어프램, 마그넷 밸브, 전기 제어 장비, 차축에 장착된 속도 센서가 장착되어 있어 60mph 이상의 속도에서 최대 제동력이 적용되었고, 60,에서 단계적으로 감소하여 열차를 부드럽게 정지시켰다. 각 차축에는 잠김 방지 브레이크 장비도 장착되어 있었다. 이러한 조합은 제동 거리를 최소화하여 정류장 사이에서 더 빠른 속도로 운행할 수 있게 했다. 스트레이트 에어 ''(전기-공압식 열차선)'', 잠김 방지 및 속도 조절 부분은 서로 전혀 의존하지 않았으며, 이러한 옵션 중 일부 또는 전부를 별도로 제공할 수 있었다.[9]
이후 시스템은 자동 공기 브레이크를 열차 전체를 원형으로 돌며 브레이크를 해제 상태로 유지하기 위해 전원이 공급되어야 하는 전기 와이어로 대체했다. 영국에서는 이를 ''열차 와이어''라고 한다. 이 와이어는 압축기, 브레이크 파이프 및 공기 저장소와 같은 중요한 구성 요소를 모니터링하는 다양한 "거버너"(공기압에 의해 작동되는 스위치)를 통과한다. 열차가 분리되면 와이어가 끊어져 모든 모터가 꺼지고 열차의 두 부분 모두 즉시 비상 브레이크가 적용되도록 한다.
더 최근의 혁신은 모든 화차(차량)와 기관차의 브레이크가 일종의 ''근거리 통신망''으로 연결되는 전자 제어 공압식 브레이크로, 각 화차의 브레이크를 개별적으로 제어하고 각 화차의 브레이크 성능을 보고할 수 있다.
6. 한계 및 안전 대책
공기제동을 빈번하게 조작하면 공기압축기가 공기를 충분히 보충하기도 전에 공기압이 고갈되어 제동력이 약해지거나 상실될 수 있다. 제동관의 압력이 급격히 감소하면 비상 제동이 작동한다. 발전제동, 회생제동과 같은 동력 제동을 함께 사용하면 공기 제동 사용 빈도를 줄여 제동력 상실 위험을 낮출 수 있다.
웨스팅하우스의 2중 파이프 시스템은 주 저장소에서 각 차량의 공기 탱크로 공기를 지속적으로 공급하여 압력 손실 문제를 완화한다. 또한, 앵글 콕(연결 부위의 밸브)이 실수로 잠기는 것을 방지하기 위한 안전 장치도 마련되어 있다.
참조
[1]
서적
Wood's Westinghouse E-T Air Brake Instruction Pocket Book
The Norman W. Henley Publishing Co.
1920
[2]
특허
US patent
[3]
웹사이트
SDRM Train Air Brake Description and History
http://www.sdrm.info[...]
Sdrm.org
2013-07-14
[4]
서적
A Textbook on the Westinghouse Air Brake
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Welcome to Saskrailmuseum.org
http://www.saskrailm[...]
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웹사이트
Brakes
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웹사이트
CSX Transportation Air Brake Train Handling & Equipment Handling Rule Book
https://www.chartert[...]
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웹사이트
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Sdrm.org
2013-07-14
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문서
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문서
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웹사이트
Air brake principles and specific equipment
https://wplives.org/[...]
Western Pacific Railroad Museum
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간행물
Commission Regulation (EU) No 1302/2014 of 18 November 2014 concerning a technical specification for interoperability relating to the ‘rolling stock — locomotives and passenger rolling stock’ subsystem of the rail system in the European Union Text with EEA relevance
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서적
UIC TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE OPERATIONAL RAILWAY
International Union of Railways (UIC)
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웹사이트
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http://myweb.tiscali[...]
Myweb.tiscali.co.uk
2013-07-14
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웹사이트
鉄道に関する技術上の基準を定める省令
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뉴스
エアブレーキを装備したトラックではブレーキのバタ踏みは危険です!
https://www.mlit.go.[...]
国土交通省
2013-06-28
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간행물
エアブレーキ車ではブレーキのバタ踏みは危険です!
https://www.mlit.go.[...]
いすゞ自動車・日野自動車・三菱ふそうトラック・バス・UDトラックス
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